超声波检测
超声波检测基础知识
超声波检测基础知识简介超声波检测通常是指通过声波的反射、散射等物理现象对实物进行检测和分析的一种非破坏性检测技术。
超声波具有频率高、穿透力强、灵敏度高、特性稳定等优点，被广泛应用于工业、医学、环保等领域中。
超声波的基本原理超声波是指频率大于20kHz的声波。
超声波在物质中传播的速度受到物质密度、弹性模量和泊松比等因素的影响。
当超声波遇到物体表面或内部结构发生反射或散射时，会在探头中产生电信号，通过信号处理和分析，就可以获得物体的内部结构信息。
超声波探测技术超声波探测系统主要包含以下三个部分：超声发生器、超声探头和信号分析仪。
超声发生器负责产生超声波信号，超声探头负责将超声波信号传递到被测物体中，信号分析仪负责对超声波信号进行处理和分析。
超声波探测技术可以分为接触式和非接触式两种方式。
接触式超声波探测需要将超声探头直接贴附于被测物体表面，适用于对表面缺陷进行检测。
非接触式超声波探测通过传播空气中的超声波来检测物体内部结构，适用于一些特殊要求的场合。
超声波检测应用领域超声波检测技术被广泛应用于工业、医学、环保等领域。
在工业领域中，超声波检测技术可以用于检测金属、非金属材料的缺陷、变形等情况，被广泛应用于航空、汽车、管道等领域。
在医学领域中，超声波检测技术可以用于对人体内部组织器官进行检测和诊断，被广泛应用于心脏、腹部、肝脏等区域。
在环保领域中，超声波检测技术可以用于对大气、水等环境因素进行监测和分析。
超声波检测的优缺点超声波检测技术具有频率高、分辨率高、不破坏被测物体等优点。
同时，超声波检测技术也存在检测深度限制、检测结果易受表面状态影响等缺点。
因此，在选择超声波检测技术时，需要综合考虑其优缺点和适用场合。
超声波检测技术是一种非破坏性检测技术，具有广泛的应用领域和优点。
未来，随着科技的不断发展，超声波检测技术将会发挥更加重要的作用，为人们的生产生活带来更多的便利和贡献。
超声波的检测方法
超声波的检测方法
超声波的检测方法主要有以下几种：
1. 超声波探测：利用超声波的传播特性，通过发送超声波信号并接收回波信号来检测目标物体的位置、形状、尺寸等信息。
常见的超声波探测设备包括超声波探测仪、超声波传感器等。
2. 超声波成像：利用超声波的回波信号生成图像，用于观察和分析被测对象的内部结构。
超声波成像技术广泛应用于医学、工业、材料科学等领域。
常见的超声波成像设备包括超声波扫描仪、超声波探头等。
3. 超声波测厚：利用超声波在材料中传播的速度与材料的厚度成正比的关系，通过测量超声波的传播时间或回波信号的强度来确定材料的厚度。
超声波测厚广泛应用于金属、玻璃、塑料等材料的厚度测量。
4. 超声波流量计：利用超声波在液体或气体中传播的速度与流速成正比的关系，通过测量超声波的传播时间或频率变化来确定流体的流速。
超声波流量计适用于输送液体或气体的管道中流速的测量与控制。
5. 超声波检测缺陷：利用超声波在材料中传播的特性，通过检测超声波回波信号的变化来检测材料内部的缺陷、裂纹等。
超声波检测缺陷广泛应用于材料检测、焊接质量检验等领域。
除上述方法外，超声波还可用于测距、测速、液位控制等方面的检测。
超声波检测方案
超声波检测方案引言超声波技术是一种利用声波的频率超过人类听力范围（20kHz）的声波进行检测和测量的无损、非接触性方法。
它在工业、医疗、军事等领域有着广泛的应用。
本文将介绍超声波检测方案的原理、应用以及相关设备。
原理超声波检测的原理基于超声波在被测物体内的传播和反射。
超声波可以在材料中以驻波的形式传播，并且当超声波遇到不同介质之间的界面时，会发生反射、折射和透射。
当超声波穿过材料时，其传播速度会受到材料密度、弹性模量等因素的影响。
通过测量超声波在材料中的传播速度以及反射、折射的情况，可以获取材料的内部结构信息、缺陷和异物的位置、大小等。
超声波检测通常需要以下几种设备：1.超声波发生器和接收器：用于生成和接收超声波信号。
发生器将电能转化为超声波信号，接收器将超声波信号转化为电信号进行处理和分析。
2.超声波传感器：也称为探头或探测头，用于发射和接收超声波信号。
传感器的选择需考虑到被测物体的性质和要求。
3.数据采集系统：用于采集、处理和存储超声波信号。
数据采集系统通常包括模数转换器、信号处理器和存储器。
4.显示器和分析软件：用于显示和分析采集到的超声波信号。
显示器可以实时显示超声波信号的波形和参数，分析软件可以对信号进行进一步处理和分析。
超声波检测在各个领域有着广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：工业领域在工业领域，超声波检测被广泛应用于材料的质量检测和结构监测。
例如，可以使用超声波检测方法对金属材料进行无损检测，发现裂纹、疲劳和腐蚀等缺陷。
此外，超声波检测还可以用于液体水平的测量、流速检测等。
医疗领域在医疗领域，超声波检测被广泛用于医学成像和诊断。
超声波成像可以以非侵入性的方式获取人体组织的内部结构，用于检测器官、血管、肿瘤等。
此外，超声波检测还可以用于心血管系统的评估、胎儿监测等。
地质勘探超声波检测在地质勘探中也有重要应用。
通过对地下岩层的超声波传输、反射和折射进行分析，可以获取地质结构、岩层性质以及可能的矿藏等信息。
超声波检测的三种基本方法
超声波检测的三种基本方法
超声波检测方法可以根据其原理分为以下三种：
1. 脉冲反射法：这种方法利用超声波探头发射脉冲波到被检测物体内，根据反射波的情况来检测物体缺陷。
它包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。
2. 穿透法：这种方法依据脉冲波或连续波穿透物体之后的能量变化来判断缺陷情况。
穿透法常采用两个探头，一收一发，分别放置在物体的两侧进行探测。
3. 共振法：当声波（频率可调的连续波）在被检测物体内传播，当物体的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振频率。
当物体内存在缺陷或物体厚度发生变化时，将改变物体的共振频率，依据物体的共振频率特性，来判断缺陷情况和物体厚度变化情况。
以上内容仅供参考，建议查阅专业超声波书籍获取更全面和准确的信息。
超声波检测
超声波探头
优点： 不需要清除工件的表面
电 磁 声 探 头
不需要耦合剂 高温、低温条件下的检测 小直径的棒材的检测 探头可设计成产生各种波型：纵波、垂直偏振的横波、水平偏振的 横波、板波、瑞利波、导波等等。
• 入射角与折射角及介质1与介质2之间的关系为：
C1：第一介质声速
C2：第二介质声速
超声检测的概述
反射
当声波从第一介质倾斜入射到第二介质界面上时，一部分声波 通过界面在第二介质中产生折射。而另一部分声波没有穿过界 面，却返回到原来的介质中，这一现象称为波的反射。
反射为：
C1：第一介质声速
超声波检测仪
同步电路（仪器的心脏）产生同步脉冲信号，一方面 触发发射电路，产生一个持续时间极短的电脉冲加到 探头上，激励（探头内）晶片产生脉冲超声波；另一 方面，同步脉冲信号触发时基电路，时基电路（扫描 延迟、扫描发生器、ⅹ轴放大器）产生线性较好的锯 齿波，经ⅹ轴放大器放大后加到示波管ⅹ轴偏转板上 ，使光点从左到右随时间作线性地移动。当探头接收 到反射或透射的超声波（由于正压电原理）转变成电 脉冲输入接收电路（高频放大器、检波电路、视频放 大器），加到示波管的Y轴偏转板上，从而在扫描线 上就出现了波形。波的位置与转输时间成正比，既与 缺陷距离成正比；波的幅度与缺陷的大小成正比。
CTS-8005APLUS
用于铁路车辆轮轴探伤的数字式探伤仪，内嵌铁道部车辆轮轴工艺 规程，智能化的季度、日常校验功能，具有五个通道，可自由切换.
GT-2
国内首台为钢轨在线检 测而设计的手推式全数 字超声探伤设备
第三章 超声波检测技术
4）高频型
第三节 超声波换能器的接口电路
一、超声波换能器的驱动电路
二、超声波换能器的接收电路
三、超声波换能器接收发送两用电路
第四节 超声无损检测
A型显示脉冲反射式超声探伤仪
A型显示脉冲反射式超声探伤仪采用按一定频率间隔发射的具 有一定持续时间的超声脉冲波，其探测结果以荧光屏显示，具有 灵敏度高、缺陷定位精度高、适应范围广的优点。
4．时基电路 时基电路即扫描电路，由延时、扫描两部分组成。同步脉冲信号 经延迟后，再去触发扫描电路，产生锯齿波电压，加在显象管的偏 转板上，使使电子束匀速移动进行扫描，扫描光点的移动速度与锯 齿波电压幅度变化成正比，只要控制锯齿波电压的斜率，就可以改 变扫描速度，使之与超声波在介质中的传播时间相一致，从而调整 探测范围。通过延迟一段时间后再进行扫描，可以把需要仔细观测 的某一区域展现在荧光屏上，便于对缺陷波观察。
(2)抗阻塞性。使用单探头探伤时．发射和接收电路将连在一起，因 此将有几百伏的发射信号加到放大器输入端，这使放大器在发射信 号过后的—段时间内不能正常工作．此现象称为阻塞。放大器因阻 塞不能正常放大的时间称为阻塞时间或阻塞区。如果在阻塞时间内 出现缺陷波，则缺陷波将得不到正常放大，这在实际探伤中是不允 计的。因此，在设计和检验放大器性能时，抗阻塞是—个很重要的 指标，必须把阻塞时间减小到探伤允许的范围内。
二、超声波的类型
超声波在介质中传播的波型取决于介质本身的固有特性和边界 条件、对于流体介质(空气、水等)，当超声波传播时，在介质 中只有拉伸形变而没有切变形变发生，所以只存在超声纵波； 在固态介质中，由于切变变形产生，故还存在超声横波。 1．纵波
当介质中的质点振动方向和超卢波传播方向相同时，此种超 声波为纵波波型，以L表示。任何介质，当其体积发生交替变 化时均产生纵波。由于纵波的产生和接收都较容易，所以纵波 在超声波检测中得到了广泛价用。
超声波无损检测标准
超声波无损检测标准
超声波无损检测是一种常见的无损检测方法，用于检测材料的内部缺陷和结构，并评估其完整性和性能。
超声波无损检测标准主要包括以下几个方面：
1. 超声波设备标准：包括超声波检测仪器的技术要求、性能指标、工作范围和使用方法等。
例如，设备必须符合安全要求，能够提供稳定的超声波信号，并具备合适的探头和耦合剂。
2. 检测方法标准：包括超声波检测的步骤、参数选择和评估方法等。
例如，检测人员需要根据具体情况选择合适的超声波探头和频率，并进行标定和校准。
3. 缺陷评估标准：根据不同材料和应用要求，制定相应的缺陷评估标准。
例如，对钢材进行超声波探伤时，可以参考美国标准协会（ASME）的相关标准，评估缺陷的类型、大小、位置
和对材料性能的影响等。
4. 检测人员培训标准：要求进行超声波无损检测的人员具备一定的专业知识和技能，可以根据不同级别和应用领域设定相应的培训标准。
例如，按照美国无损检测协会（ASNT）的要求，可以进行超声波检测人员的培训和认证。
综上所述，超声波无损检测标准包括设备标准、方法标准、缺陷评估标准和人员培训标准等方面，以保证超声波无损检测的准确性和可靠性。
超声波检测技术
CTS-8006
具有6个独立的发射－接收通道, 性能稳定可靠、抗 干扰能力强。仪器配合不同的机械传动装置，可实现 对钢管、钢板、机械零件等的自动化超声探伤。
2. 超声波探头
1)超声波探头功用
• 超声波探头：一种机械能和电能互相转换的换能
器。大多数探头是利用压电效应制作的。
• 超声波探头功能: 发生和接收超声波。
探头 缺陷
Ｔ Ｆ Ｂ
零件
显示器
超声波检测
1.超声波的定义
• 超声波是一种质点振动频率高于20kHz的机械波， 因其频率超过人耳所能听到的声频段（16Hz— 20kHz）而得名超声波。
• 由于能听到的声波频率不高，波长太大，所以用
于机械零件检测时可能在缺陷周围发生绕射而不 能检测出损伤。 • 而超声波频率极高，波长短，不会发生绕射漏检 问题。所以，都用超声波去检测工件缺陷。
2.超声波的特点
• 方向性好
• 穿透能力强
• 能量高
• 反射、折射和波型的转换
3.超声波的分类
1）按质点的振动方向分类 （1）纵波
（2）横波
（3）表面波
（4）板波
(a) 对称型
(b) 非对称型
波的类型 纵波
质点振动特点
传播介质
应 用
质点振动方向平 固、液、气体介 行于波传播方向 质
质点振动方向垂 直于波传播方向 质点作椭圆运动， 椭圆长轴垂直波 传播方向，短轴 平行于波传播方 向 上下表面：椭圆 运动, 中心：纵 向振动
方法早已被人们采用。如，用手拍西瓜，听是否
熟了；敲瓷碗，听是否裂了。声音反映物体内部
某些性质。
• 真正促使人类研究利用超声波进行探测的事件是
泰坦尼克号沉没事件。瑞查得森用在空气和水下
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超声波检测仪
数字式探伤仪功 能：
仪器自检功能 模拟探伤仪： 模拟探伤仪： 探伤仪 得到的是模拟信号，不 能直接进行处理，但真 实。
探伤图形存储、回放和打印功能
探伤工艺参数存储功能 数字探伤仪： 数字探伤仪： 探伤信号、数据已数字 化，可进行各种处理， 技术先进，能够设计多 种功能，如波形存贮、 回放、比较等，代表着 发展方向。 。 峰值搜索功能
CTSCTS-9008
针对电力行业中高压支柱瓷绝缘子及瓷套检测的专用数字式超 声波探伤仪。 声波探伤仪。
CTSCTS-1008
高端数字机 方波激励， 方波激励，对检测高 衰减或厚工件有良好 的穿透性和信噪比 体积小、 体积小、重量轻 万能旋钮操作 具备远程控制功能 USB主控 USB主控
CTSCTS-1008PLUS
高性能、 兼容欧盟EN12668 2000标准 EN12668： 高性能、超轻便仪器 兼容欧盟EN12668：2000标准 重量仅0.9kg 0.9kg、 重量仅0.9kg、方波激励 分辨率（800×480） 全WVGA 分辨率（800×480）TFT 显示屏
防水级别达到IP67标准 防水级别达到IP67标准 IP67
C L S in α = C L S inα =
L
CT S inα=T来自′ C L S in β
=
L
C T′ S in β
T
在均匀介质中横波的传播速度总要慢于纵波， 在均匀介质中横波的传播速度总要慢于纵波，这导致横波折射 角总是小于纵波的折射角和反射角。 角总是小于纵波的折射角和反射角。
超声波检测仪 超声波检测仪按其所指示参量分类：
A型 型 显示 仪器 的工 作作 原理
超声波检测仪
发射部分 接收部分 时间轴部分
示波管
A超声仪基 超声仪基 本组成
电源部分 辅助电路
超声波检测仪 发射部分
发射部分能产生约500V以上的高压电脉冲，这个电脉冲加到 以上的高压电脉冲， 发射部分能产生约 以上的高压电脉冲 探头的）压电晶片上（使晶片产生振荡， （探头的）压电晶片上（使晶片产生振荡，其振荡频率超过 20KHz）能使晶片发出超声波。 ）能使晶片发出超声波。
超声波探头
液浸探头、液浸聚焦探头： 液浸探头、液浸聚焦探头：
• 液浸探头用于水（液体）浸法探伤，多用于自动、半自动探伤（叙 液浸探头用于水（液体）浸法探伤，多用于自动、半自动探伤（ 特点！） ！）在液浸探头的晶片平面上加上声透镜即可成为液浸聚焦探 特点！）在液浸探头的晶片平面上加上声透镜即可成为液浸聚焦探 其性能是声强增加，灵敏度提高。 头，其性能是声强增加，灵敏度提高。
C1：第一介质声速 ：
C2：第二介质声速 ：
超声检测的概述
波形
纵波：声波在介质中传播时， 纵波：声波在介质中传播时，介质质点的振动方向与波的传播 向一致的波可以在各种介质中传播， 方 向一致的波可以在各种介质中传播，在固体介质 其传播速度约为横波的两倍。 中传播 时，其传播速度约为横波的两倍。
横波：声波在介质中传播时， 横波：声波在介质中传播时，介质质点的振动方向与波的传播 方向垂直的波。横波只能在固体和切变模数高的粘滞液体中传 方向垂直的波。 播。
联合双晶探头： 联合双晶探头：
• 联合双晶探头一般可为两类： 联合双晶探头一般可为两类： ⑴接触式纵波联合双晶探头 使用接触式纵波联合双晶探头时， 使用接触式纵波联合双晶探头时，发射电脉冲在激励压电晶片的同 时也进入仪器的接收电路。同于仪器放大器的阻塞， 时也进入仪器的接收电路。同于仪器放大器的阻塞，无法探测近探 测面的缺陷纵波联合双探头的结构就是二个纵波单探头的组合， 测面的缺陷纵波联合双探头的结构就是二个纵波单探头的组合，一 个用于发射一个用于接收，收发探头都有各自的延迟块， 个用于发射一个用于接收，收发探头都有各自的延迟块，而且两延 迟块声束入射平面均带一倾角，倾角的大小（决定F焦距大小 焦距大小， 迟块声束入射平面均带一倾角，倾角的大小（决定 焦距大小，倾 角越小，焦距越大）则取决于要探测区域距探测面的深度。 角越小，焦距越大）则取决于要探测区域距探测面的深度。 ⑵接触式横波联合双探头 横波联合双探头是将二个横波斜探头向中偏一个内倾角构成的（ 横波联合双探头是将二个横波斜探头向中偏一个内倾角构成的（指 声程较近者，远则无须），从而提高信噪比。 ），从而提高信噪比 声程较近者，远则无须），从而提高信噪比。
CTSCTS-9002
入门级数字探伤 仪，性能价格比 高、操作简单、 操作简单、 低温性能优越， 低温性能优越， 适合大多数无损 检测场合使用。 检测场合使用。
CTSCTS-9003
彩显、屏幕大并且分辨率高、软件通用型强、指标过硬、 彩显、屏幕大并且分辨率高、软件通用型强、指标过硬、B扫等功 适合绝大多数无损检测场合，在电力、 能。适合绝大多数无损检测场合，在电力、核电等要求严格场合 均有应用
接收部分
接收部分就是由衰减器、高频放大器、检波电路及视频放大 接收部分就是由衰减器、高频放大器、 电路构成的。另外，还有抑制电路， 电路构成的。另外，还有抑制电路，抑制电路是供抑制杂波 用的。 用的。
时间轴部分
时间轴部分能产生使示波管的电子束在水平方向自左向右作等 速移动的电压，改变电子束的移动速度（即扫描速度） 速移动的电压，改变电子束的移动速度（即扫描速度）就能将 来自试件中不同深度处的回波显示在刻度板上。 来自试件中不同深度处的回波显示在刻度板上。
中的x. 另一个坐标值，表示超声波脉冲信号的传播 时间（声程） 颜色表示该坐标点的信号幅度。
B扫描
超声波检测仪
C扫描
与B扫描相似。同样是一种二维显示方式。 显示图片上的每一个点具有： 相应的坐标点（x、y） 相应的颜色显示（如：黑白、灰度、彩色）。 与B扫描不同的是，显示图片表示检测面的 顶视图。 两个坐标，均表示探头的位置。 颜色表示该坐标点位置的探头获得的信号， 设定闸门内的信号的峰值。不同的颜色表示 峰值的大小。
符合欧标(EN12668:2000)探头测试系统要求的专用仪器， 符合欧标(EN12668:2000)探头测试系统要求的专用仪器，该款 (EN12668:2000)探头测试系统要求的专用仪器 仪器具有极低的噪声接收性能和提供高性能方波脉冲发生器的 控制可用于超声波探伤系统探伤、厚度测量、材料特性测定、 控制可用于超声波探伤系统探伤、厚度测量、材料特性测定、 超声探头声学特性评价等各种高级应用场合
超声波探头
接触式纵 波直探头 接触式斜 探头
接触式纵 波联合双 晶探头
探头的主要种类
液浸探头、 液浸聚焦 探头
接触式聚 焦探头
接触式横 波联合双 探头
超声波探头
接触式纵波直探头： 接触式纵波直探头：
• 超声波垂直于发射面发出，用于探测基本平行于探测面的平面或立 超声波垂直于发射面发出， 方体型缺陷。 方体型缺陷。
• 入射角与折射角及介质 与介质2之间的关系为： 入射角与折射角及介质1与介质 之间的关系为 与介质 之间的关系为：
C1：第一介质声速 ：
C2：第二介质声速 ：
超声检测的概述
反射
当声波从第一介质倾斜入射到第二介质界面上时， 当声波从第一介质倾斜入射到第二介质界面上时，一部分声波 通过界面在第二介质中产生折射。 通过界面在第二介质中产生折射。而另一部分声波没有穿过界 却返回到原来的介质中，这一现象称为波的反射。 面，却返回到原来的介质中，这一现象称为波的反射。 反射为： 反射为：
TOFD探伤专用设备 TOFD探伤专用设备
CTSCTS-400
超声测厚仪 测量范围: 测量范围: 0.8～ 0.8～500.0mm
CTSCTS-8005APLUS
用于铁路车辆轮轴探伤的数字式探伤仪， 用于铁路车辆轮轴探伤的数字式探伤仪，内嵌铁道部车辆轮轴工艺 规程，智能化的季度、日常校验功能，具有五个通道，可自由切换. 规程，智能化的季度、日常校验功能，具有五个通道，可自由切换.
超声波检测仪
扫描方式
A扫描、B扫描、C扫描
超声波检测仪
B扫描是一种二维显示方式。显示图片上的每
A扫描
一个点具有相应的坐标点（x、y） 相应的颜色显示（如：黑白、灰度、彩色）。 其中的一个坐标，表示探头的位置。如上图
A扫描的显示方式可以采用： 2 射频信号显示 正向检波、负向检波、全向检波 射频信号的显示方式，方便观察信号的首波 的极性，从而判断信号的来源。特别指出， TOFD的探伤方法必须采用射频的显示方
距离波福曲线绘制功能 选用功能：距离补偿功能，探伤图形局部放大功能，探头 和仪器技术指标测试功能。
超声波检测仪
数字化A型显示超声波检测仪有多种形式： 数字化 型显示超声波检测仪有多种形式： 型显示超声波检测仪有多种形式
峰值采样法
全波采样法
模拟数字混合方式
换能器
压电换能器探头的基本结构和各部分的作用
探头的主要部件之一是压电晶片，它是一种电声换能器，可将声能变 成电能，也可将电能变成声能，是可逆的。当探伤仪产生频率高达几 千百赫到几兆的高频脉冲电压加在压电晶片两端时，晶片将产生持续 时间很短的高频脉冲应力波（超声波），当超声波射入试件遇到缺陷 反射回来时，探头晶片又将这种应力波转换成电信号，通过探伤仪放 大在荧光屏上显示出来。探头在探伤设备中的功能是起发射和接收超 声波的作用。
超声检测的概述
波形转换
当超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射和折射外， 当超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射和折射外， 还会产生不同类型的反射和折射波，这种现象称为波形转换。 还会产生不同类型的反射和折射波，这种现象称为波形转换。
超声检测的概述
一定种类的入射波，纵波倾斜入射到固体物质的界面上， 一定种类的入射波，纵波倾斜入射到固体物质的界面上，它不 仅产生纵波和横波的反射，也产生透射的纵波和横波折射， 仅产生纵波和横波的反射，也产生透射的纵波和横波折射，各 种反射波和折射波的方向符合反射、折射定律： 种反射波和折射波的方向符合反射、折射定律：